Determination of Inositol Phosphates in Dried Distillers Grains with Solubles

Význam tématu

Phytáty (inositolhexakisfosfát, InsP6) představují hlavní zásobní formu fosforu v rostlinných materiálech, včetně DDGS (dried distillers grains with solubles). Ve formě komplexů s minerály a proteiny jsou biologicky nedostupné, proto se krmiva obohacují anorganickým fosforem nebo přidávají exogenní phytázy. Spolehlivá analýza rozložení a množství produktů hydrolytického rozkladu phytátu je klíčová pro optimalizaci krmných směsí, snížení environmentální zátěže a efektivní hospodaření s fosforem.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo vyvinout rychlou, reprodukovatelnou a selektivní metodu stanovení inositolfosfátů (InsP2–InsP6) v DDGS. Studie představuje inovativní postup přípravy vzorku pomocí systémů Dionex OnGuard II RP a Ag/H, následnou separaci na kolonce Dionex CarboPac PA100 a detekci UV postkolonovou reakcí s Fe(NO3)3.

Použitá metodika a instrumentace

Analýzu realizoval iontově chromatografický systém Thermo Scientific Dionex ICS-5000+ HPIC s Dionex AS-AP autosamplerem a VWD-3000RS UV detektorem (290 nm). Jako kolonkaužilCarboPac PA100 guard (4×50 mm) a analytická (4×250 mm). Postkolonová derivatizace probíhala 1 % Fe(NO3)3 v 0,33 M HClO4 dodávané pomocí Dionex AXP auxiliary pump. Data sbíral a vyhodnocoval software Chromeleon CDS v7.1.
Pro přípravu vzorku byl vzorek DDGS extrahován 0,5 M HCl, následovala centrifugace, filtrace přes 0,2 µm PES filtr a ošetření sérií OnGuard II RP a Ag/H patron pro odstranění organických interferentů a chloridů. Konečná 1:4 diluce a opětovná filtrace zajistily vhodnou čistotu pro IC.

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda oddělila 25 izomerů InsP2–InsP6 za 42 minut podle nárůstu počtu fosfátových skupin. Limit detekce a kvantifikace pro InsP4–6 činil 1,0 a 3,2 mg/L (S/N 3× a 10×). Oba OnGuard II patrony zlepšily tvar píku a stabilitu baseliny, celková obnova phytátu dosáhla 95,3 %. DDGS obsahoval Ins(1,2,5,6)-P4 (0,07 % DM), Ins(1,2,4,5,6)-P5 (0,14 % DM) a InsP6 (0,20 % DM). Intradenční RSD ploch <10 % a RSD retenčních časů <0,15 %. Mezi-denní RSD pro InsP6 2,8 %. Špičkový pokus ukázal 98–106% recovery při spike úrovních 50 a 100 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a spolehlivá separace 25 inositolfosfátů v komplexním matrice DDGS.
• Vysoká selektivita díky postkolonové reakci s Fe3+ a UV detekci.
• Efektivní příprava vzorku s OnGuard II kartridžemi šetří čas i rozpouštědla.
• Metoda je vhodná pro kontrolu kvality krmiv a optimalizaci krmných formulací.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření metodiky na sledování dalších minerálních komplexů v biokrmivech a potravinářských surovinách. Využití polymerních stanic s nižším provozním tlakem nebo alternace elučních pufrů (např. MSA) by mohlo dále zlepšit stabilitu baseliny a citlivost. Automatizace OnGuard postupů a miniaturizace chromatografických systémů představují další směr vývoje.

Závěr

Vyvinutá metoda nabízí robustní, kvantitativně přesné stanovení inositolfosfátů v DDGS s vysokou selektivitou, reprodukovatelností a časovou úsporou. Implementace tohoto postupu v rutině analytických laboratoří může přispět k lepší kontrole krmných doplňků a snížení environmentálních dopadů přebytečného fosforu.

Reference

1. Angel R.; Tamim N.M.; Applegate T.J.; Dhandu A.S.; Ellestad L.E. Phytic Acid Chemistry: Influence on Phytin-Phosphorus Availability and Phytase Efficacy. J. Appl. Poult. Res. 2002, 11, 471–480.
2. Martinez Amezuca C.; Parson C.M.; Noll S.L. Content and Relative Bioavailability of Phosphorus in Distillers Dried Grains with Solubles in Chicks. Poult. Sci. 2004, 83, 971–976.
3. Liu K. Chemical Composition of DDGS. In Distillers Grains: Production, Properties, and Utilization; CRC Press, 2012; pp 143–178.
4. Widyaratne G.P.; Zijlstra R.T. Nutritional Value of Wheat and Corn Distillers Dried Grain with Solubles: Digestibility and Digestible Contents of Energy, Amino Acids and Phosphorus. Can. J. Anim. Sci. 2007, 87, 103–114.
5. Pontoppidan K.; Pettersson D.; Sandberg A. The Type of Thermal Feed Treatment Influences the Inositol Phosphate Composition. Anim. Feed Sci. Technol. 2007, 132, 137–147.
6. Noureddini H.; Malik M.; Byun J.; Ankeny A.J. Distribution of Phosphorus Compounds in Corn Processing. Bioresour. Technol. 2009, 100 (2), 731–736.
7. Xu G.; Whitney M.; Shurson J. The Effects of Adding Distiller’s Dried Grains with Solubles, with and without Phytase, to Swine Diets on Phosphorus Balance. Iowa Corn Marketing Promotion Board, 2005.
8. Graft E.; Dintzis F. Determination of Phytic Acid in Foods by High-Performance Liquid Chromatography. J. Agric. Food Chem. 1982, 30, 1094–1097.
9. Ellis R.; Morris E.R. Appropriate Resin Selection for Rapid Phytate Analysis by Ion-Exchange Chromatography. Cereal Chem. 1986, 63 (1), 58–59.
10. Skogland E.; Carlsson N.; Sandberg A. Determination of Isomers of Inositol Mono- to Hexaphosphate in Selected Foods and Intestinal Contents Using High-Performance Ion Chromatography. J. Agric. Food Chem. 1997, 45, 431–436.
11. Chen Q.; Li B.W. Separation of Phytic Acid and Other Related Inositol Phosphates by High-Performance Ion Chromatography. J. Chromatogr. A 2003, 1018, 41–52.
12. Talamond P.; Gallon G.; Treche S. Rapid and Sensitive Liquid Chromatographic Method Using a Conductivity Detector for the Determination of Phytic Acid in Food. J. Chromatogr. A 1998, 805, 143–147.
13. Skogland E.; Carlsson N.; Sandberg A. High-Performance Chromatographic Separation of Inositol Phosphate Isomers on Strong Anion Exchange Columns. J. Agric. Food Chem. 1998, 46, 1877–1882.
14. Chen Q. Determination of Phytic Acid and Inositol Pentakisphosphates in Foods by High-Performance Ion Chromatography. J. Agric. Food Chem. 2004, 52, 4604–4613.
15. Phillipy B.Q.; Johnston M.R. Determination of Phytic Acid in Foods by Ion Chromatography with Post-Column Derivatization. J. Food Sci. 1985, 50, 541–542.
16. Carlsson N.G. et al. Rapid Analysis of Inositol Phosphates. J. Agric. Food Chem. 2001, 49, 1695–1701.
17. Perchloric Acid Material Safety Data Sheet; Fisher Scientific, 2009.
18. Thermo Scientific Dionex OnGuard Cartridges Product Manual; Sunnyvale, CA, 2013.
19. Thermo Scientific Dionex OnGuard II Cartridges and Workstation; Sunnyvale, CA, 2005.
20. Dionex Technical Note 26: Determination of Cr(VI) in Water, Waste Water, and Solid Waste Extracts; Sunnyvale, CA, 1998.
21. Thermo Scientific Dionex AXP/AXP-MS Metering Pump Operator’s Manual; Sunnyvale, CA, 2011.
22. Blaabjerg K.; Hansen-Moller J.; Poulsen H.D. J. Chromatogr. B: Anal. Technol. Biomed. Life Sci. 2010, 878, 347–354.